细菌氧化应激感应蛋白OseR通过硫醇开关调控麦角硫因摄取增强毒力及氧化应激抵抗的分子机制

为解决细菌如何感知氧化应激并调控麦角硫因(ET)摄取的关键问题，南京农业大学联合国际研究团队发现MarR家族转录抑制因子OseR通过Cys35硫醇开关感应H2O2等氧化剂，解除对ET转运系统EtUV的抑制，显著增强链球菌的氧化应激抵抗力和小鼠感染模型中的定植能力。该研究首次揭示细菌ET摄取的调控机制，为针对病原体抗氧化系统的靶向干预提供新思路。

　　

在细菌与宿主的博弈中，氧化应激防御系统是决定病原体能否成功定植的关键。麦角硫因(Ergothioneine, ET)作为一种独特的低分子量硫醇(LMW thiol)，其抗氧化能力远超谷胱甘肽，但绝大多数细菌无法合成ET，必须依赖外源摄取。尽管ET转运系统(EtUV)在多种病原菌中被发现，其调控机制却长期成谜。这一科学盲区严重阻碍了针对细菌抗氧化系统的精准干预策略开发。

南京农业大学动物医学院的MOE动物健康与食品安全国际合作联合实验室的研究团队在《Redox Biology》发表重要成果，首次揭示猪链球菌(Streptococcus suis)通过MarR家族转录因子OseR的氧化还原感应机制动态调控ET摄取。研究人员综合运用转录组分析、非还原性SDS-PAGE、表面等离子共振(SPR)、高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)等技术，结合小鼠感染模型，系统解析了OseR-EtUV调控轴在细菌应激响应中的核心作用。

ET摄取系统EtUV的结构与功能

研究首先在S. suis GZ0565菌株中发现与肺炎链球菌同源的etUV-rs07260基因簇，其编码的EtU蛋白包含跨膜结构域(TMD)和底物结合域(SBD)。SPR实验证实EtU^SBD与ET的结合解离常数(K_D)达6.437×10^-8 M，HPLC-MS检测显示ΔetU突变体完全丧失ET摄取能力，证实该系统是ET的特异性转运通道。

OseR的氧化应激感应机制

MarR家族调控因子OseR被鉴定为该操纵子的阻遏蛋白。有趣的是，OseR仅含单个半胱氨酸残基(Cys35)，非还原电泳和质谱分析显示，H₂O₂处理可诱导OseR形成分子间二硫键二聚体，该过程可被DTT逆转。FOX实验证实野生型OseR具有显著过氧化氢还原活性，而C35S突变体此功能丧失。EMSA证明氧化态OseR会从启动子区解离，解除对etUV转录的抑制。

全局调控网络与生理功能

转录组分析揭示ΔoseR菌株中除etUV上调外，半胱氨酸(Cys)和谷胱甘肽(GSH)转运相关基因(tcyA、tcyN2等)也显著激活。表型实验显示，ΔoseR和oseR^C35S突变体对H₂O₂敏感性增加10倍，小鼠感染模型中血液载菌量降低2个数量级。值得注意的是，ΔetU虽不影响巨噬细胞吞噬率，但在肝、肾、脑组织的定植能力显著减弱，证实ET摄取是系统性感染的关键因素。

进化保守性与医学意义

基因组分析发现OseR同源物广泛存在于126株猪链球菌临床分离株中，其中121株保留Cys35残基。跨物种比较显示，芽孢杆菌、梭菌等多种含EtUV系统的病原菌均存在类似调控架构。该研究不仅阐明细菌感应氧化应激的新范式，更揭示ET转运系统可作为抗感染治疗的潜在靶点。鉴于ET在哺乳动物细胞中的重要作用，针对细菌特异性EtUV系统的抑制剂设计将具有显著的选择性优势。

这项研究由Xinchi Zhu、Yifan Wu等学者完成，通过多学科技术手段，首次描绘出细菌通过硫醇开关动态调控ET摄取的分子蓝图，为理解病原体抗氧化防御系统的进化提供了全新视角。特别值得注意的是，OseR介导的调控模式可能代表了一类保守的微生物环境适应机制，这为开发针对多重耐药菌的"抗毒力疗法"(anti-virulence therapy)开辟了新途径。